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Chaque type de capteur a ses avantages. En interaction, ils se complètent parfaitement.
Développement réseau de capteurs pour la conduite automatisée BMW Group
Votre voiture contient également de nombreux capteurs – simplement, vous ne les apercevez pas. Les capteurs fonctionnent en secret, ce qui rend la conduite plus confortable, plus efficace et plus sûre (➜ Lisez également : 6 conseils de conduite pour vous éviter de déraper). Avec l’expert de BMW, Felix Modes, nous vous expliquons tout ce que vous devez savoir sur les capteurs, qu’il s’agisse du capteur de luminosité, du capteur de recul, du capteur de vitesse, etc., et le rôle qu’ils jouent dans les fonctions de conduite et de stationnement automatisés (➜ Lisez également : Les principaux systèmes d’assistance à la conduite en résumé) et la future conduite hautement automatisée.
Les véhicules sont équipés de technologies complexes pour les systèmes d’assistance, issues de l’ingénierie automobile. Cela inclut de nombreux capteurs qui sont installés à différents endroits et avec différentes fonctions dans la voiture. Outre les capteurs de pluie, les capteurs de lumière et les systèmes similaires responsables des fonctions de confort et de sécurité, les départements recherche et développement (appelés aussi R&D) des constructeurs automobiles et de leurs partenaires visent un objectif en particulier : une conduite hautement automatisée. (➜ Lisez également : La conduite autonome et la valeur du temps).
Dans les systèmes d’assistance, la technologie des capteurs mesure et évalue ce qui se passe dans l’environnement immédiat et étendu de la voiture et détecte les changements grâce à l’acquisition de données provenant de ces composants. Aujourd’hui, des capteurs sont déjà à l’œuvre dans les systèmes d’aide au freinage d’urgence, les aides à la vision nocturne, la reconnaissance des panneaux de signalisation et, bien sûr, dans les systèmes de freinage antiblocage (ABS) ou les contrôles électroniques de stabilité (DSC). En outre, certains modèles de BMW sont équipés d’un régulateur de vitesse avec fonction de freinage, d’un système d’aide à la marche arrière, d’un système d’aide à l’attention ou d’un système qui détecte automatiquement les changements de voie nécessaires grâce à un guidage de navigation actif, tous développés par le département BMW R&D. Quatre types de capteurs et leurs fonctions sont présentés ici en détail avec l’aide de l’expert de BMW, Felix Modes : ultrasons, caméra, radar et lidar (également appelé scanner laser). Ce n’est que lorsqu’ils travaillent tous ensemble que les atous de ce type de capteur voiture s’expriment vraiment.
Prenons d’abord la technologie ultrasonique. Celle-ci est principalement utilisée pour les fonctions de stationnement, notamment les aides à la marche arrière, le contrôle de la distance de stationnement ou encore les fonctions de stationnement automatisé. Felix Modes explique qu’avec cette technologie, « une mesure de distance très précise est possible à courte distance ». Les ultrasons fonctionnent en émettant des impulsions sonores et en évaluant le temps de parcours de celles-ci jusqu’à l’objet par lequel elles sont réfléchies. Cette technologie robuste fonctionne également sans problème dans le brouillard et l’obscurité, mais seulement à courte distance jusqu’à dix mètres.
Différents types de caméras sont utilisés dans les véhicules. Jusqu’à présent, les plus connus sont ceux qui facilitent le stationnement, comme la caméra de recul. Ils fonctionnent avec des angles d’ouverture élevés et ont l’avantage de couvrir une zone aussi large que possible (caméra fisheye). En revanche, les caméras dont les objectifs fonctionnent avec différentes longueurs focales, du téléobjectif au grand-angle, sont d’une grande importance pour les fonctions de conduite. Celles-ci sont montées derrière le pare-brise. Parmi les capteurs, les caméras offrent l’avantage de fonctionner à une très haute résolution, permettant au traitement des images d’évaluer et de distinguer les objets avec précision. Étant donné que la reconnaissance est de plus en plus basée sur l’intelligence artificielle (➜ Lisez également : IA design : L'intelligence artificielle, créative) comme l’explique Felix Modes, « le système de traitement d’images doit être formé aux différents types d’objets. »
De plus, contrairement aux autres types de capteurs, les caméras peuvent être utilisées pour classer des informations telles que l’état d’un feu de circulation ou des panneaux de signalisation. Leur fonction est limitée par le fait qu’elles peuvent être restreintes par des influences environnementales telles que l’obscurité et le soleil bas ou une lentille sale. En outre, les distances et les vitesses peuvent être uniquement estimées à partir des données d’image en raison du principe de mesure passive ; les autres capteurs sont plus performants dans ce domaine. L’éventail des applications concernant les caméras est globalement large : elles peuvent être utilisées pour détecter le bord de la route et soutenir les fonctions d’assistance au conducteur, telles que le système d’alerte de sortie de voie ou les fonctions de freinage d’urgence, qui réagissent aux véhicules, mais aussi aux piétons et aux cyclistes.
La plupart des gens associent le radar (qui signifie radio detection and ranging ou détection et télémétrie par radio) à la technologie liée à l’aviation. Mais l’ingénierie automobile utilise également le radar depuis 20 ans et ne peut plus se passer de la technologie des capteurs électromagnétiques. Elle est utilisée pour mesurer les vitesses et les distances, par exemple avec le radar de recul. Mais comment fonctionne le radar ? Felix Modes le décrit comme suit : « Les ondes radio émises balaient les objets, l’écho d’un objet est évalué et, si nécessaire, une réaction est enclenchée ». Lorsqu’il s’agit de technologie radar dans les voitures, il faut aussi en distinguer deux types, comme l’explique l’expert de BMW, Felix Modes. D’une part, il y a les radars à courte portée. Ils fonctionnent avec des angles d’ouverture élevés et des portées faibles (jusqu’à 100 mètres). Ces capteurs radar sont installés comme des radars d’angle aux extrémités des pare-chocs. Ils sont nécessaires pour l’assistant de changement de voie, l’avertissement de changement de voie et l’assistant de circulation transversale. Les radars à longue portée et à grande portée, en revanche, couvrent de plus grandes distances (jusqu’à 250 mètres) et fournissent les informations requises par la fonction de freinage d’urgence ou le régulateur de vitesse adaptatif (adaptive cruise control ou ACC).
Grâce à cette technologie, des mesures de distance très précises sont possibles, et de plus « des facteurs tels que la pluie ou le brouillard n’ont pratiquement aucun effet », explique Felix Modes. Le radar voiture est moins adapté à la classification des objets. Selon leur conception, ils ont des limites différentes pour évaluer si les objets peuvent être franchis par en dessous ou au-dessus. Un exemple : le système est confronté à la question suivante : s’agit-il d’un embouteillage ou d’un portique ? Dans ce cas, la caméra confirme le déclenchement du freinage d’urgence.
Les trois types de capteurs décrits ci-dessus sont déjà installés dans les modèles BMW aujourd’hui. Le lidar suivra dans la prochaine étape. Lidar est également un acronyme qui signifie « light detection and ranging » (détection et télémétrie par la lumière). Pour simplifier, le système envoie des impulsions lumineuses déviées horizontalement et verticalement dans l’environnement. Ce balayage permet de mesurer des distances, en tenant compte des objets fixes et mobiles. « Le capteur lidar peut ainsi être utilisé pour créer une carte 3D de l’environnement immédiat, ce qu’on appelle le nuage de points », explique Felix Modes. Un grand avantage du lidar est qu’il ne dépend pas de la lumière ambiante et de l’apprentissage des objets comme le fait une caméra. Cela signifie que le lidar réagit également de manière fiable aux objets inconnus. Grâce à l’émission de lumière active et à une très bonne résolution, la technologie lidar permet de classer précisément les objets même la nuit. Ces capteurs sont encore relativement chers, mais cela va changer lorsqu’ils seront produits en grandes quantités. La technologie lidar sera nécessaire pour passer du niveau deux de la conduite automatisée, où le conducteur surveille les fonctions d’assistance, au niveau trois, où le conducteur confie la tâche de conduite au véhicule autonome (➜ Lisez également : Les cinq étapes de la conduite autonome).
Ainsi, chacun de ces capteurs a ses points forts dans un domaine particulier. Grâce à leur interaction, ils peuvent être utilisés pour créer une image globale parfaite de l’environnement du véhicule – en toutes circonstances. Et le chevauchement des systèmes apporte sécurité et disponibilité. Grâce aux progrès de la mise en réseau (➜ Lisez également : Voiture connectée - La voiture en réseau) et de la digitalisation (➜ Lisez également : Smart Cities. Villes intelligentes), les données des capteurs prendront de plus en plus d’importance. Les capteurs sont donc un élément essentiel sur la voie d’une conduite hautement automatisée à bord de la voiture autonome (➜ Lisez également : Sur le chemin de la conduite autonome). Toute cette technologie est ainsi subordonnée à un seul objectif : la voiture du futur (➜ Lisez également : La voiture du futur) doit amener ses passagers en toute sécurité à leur destination.
Photos : BMW ; Auteure : Nils Arnold ; Illustrations : Madita O’Sullivan ; Vidéo : BMW
